相位校准方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及测量【技术领域】，公开了一种相位校准方法及装置，通过将被测的N个频率点分为M组被测频率点，获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，将所述M组相位误差系数进行合并，以生成N个频率点的相位误差系数。降低了标准信号中对被测频点数量的限制，实现了对任意宽频段相位的校准。
【专利说明】相位校准方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量【技术领域】，尤其涉及一种相位校准方法及装置。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代，随着射频、微波理论及技术的进步，直接测量含有非线性元件、器件和系统的大信号网络分析技术应运而生，相应的新一代网络分析测量设备也逐渐出现。是完成大信号网络分析的典型代表，他的出现使器件(如功率放大器)的非线性测量与表征变得更加准确。
[0003]为了提高网络分析仪的测量精度，非线性矢量网络分析仪(NVNA)、大信号网络分析仪(LSNA)等在进行测量前需要进行相位校准，如下列文献中公开的技术方案:
[0004](I) “A new instrument architecture for millimeter-wave time-domainsignal analysis,，，63rd ARFTG Conference, 47 至 51 页，2004.[0005](2) “Mixer-Based, Vector-Corrected, Vector Signal/Network AnalyzerOffering300kHz-20GHz Bandwidth and Traceable Phase Response, ” 2005IEEE MTT-SInternational Microwave Symposium Digest, 1497 至 1500 页,Jun2005.[0006](3) “A Large-Signal Network Analyzer:Why Is It Needed”，IEEE MicrowaveMagazine, 46 页至 61 页，Dec2006.[0007](4) ^ Covariance-matrix-based uncertainty analysis for NVNAmeasurements,，’ IEEE Trans.1nstrum.Meas., vol.61, n0.1, 93 页至 102 页,Jan.2012.[0008]现有技术中的相位校准方法是通过利用网络分析仪，测量一个相位谱已知的标准信号的相位谱，将测量出的相位谱与实际相位谱进行对比，求解出网络分析仪的相位测量误差系数，以根据测量误差系数对后续正式测量过程中的实际测量结果进行修正。
[0009]然而，现有技术中的相位校准方法至少存在如下技术问题:
[0010]现有的相位校准方法要求相位谱已知的标准信号必须同时覆盖所有被测频点，如果被测频点不能被一个标准信号全部覆盖，则无法进行有效的相位校准，在被测频点较多的情况下，增加了标准信号的产生难度，难以获取满足要求的标准信号，导致无法进行相位校准。
【发明内容】
[0011]本发明提供一种相位校准方法及装置，解决射频信号相位谱测量过程中因单个标准信号无法同时覆盖所有被测频率点而导致无法进行相位校准的技术问题。
[0012]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0013]一种相位校准方法，包括:
[0014]将被测的N个频率点分为M组被测频率点，其中，不同组被测频率点存在重叠，N和M为正整数，M≥2 ；
[0015]获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，其中，第i个标准信号的频率点完全覆盖第i组被测频率点，i为整数，I ^ i
[0016]对所述M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
[0017]一种相位校准装置，其特征在于，所述装置包括:
[0018]分组模块，用于将被测的N个频率点分为M组被测频率点，其中，不同组被测频率点存在重叠，N和M为正整数，2 ；
[0019]校准模块，用于获取M个标准信号，分别对所述分组模块分组的每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，其中，第i个标准信号的频率点完全覆盖第i组被测频率点，i为整数，I ^ i
[0020]合并模块， 用于对所述校准模块获取的所述M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
[0021]通过本发明提供的一种相位校准方法及装置，通过将被测的N个频率点分为M组被测频率点，获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，对所述M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。降低了标准信号中对被测频点数量的限制，实现了对任意宽频段相位的校准。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明实施例提供的网络分析仪中被测频率点的示意图；
[0024]图2为本发明实施例提供的一种相位校准方法的流程图；
[0025]图3为本发明实施例提供的M组被测频率点与M个标准信号的示意图；
[0026]图4为本发明实施例提供的一种相位校准装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0028]实施例一
[0029]如图1所示，为本发明实施例中提供的网络分析仪中被测频率点的示意图，其中f1； f2, f3,…fN为频率值依次递增的被测频点，为了对网络分析仪进行相位校准，需要获取所有被测频点的相位误差系数，以根据相位误差系数对后续正式测量过程中的实际测量结果进行修正，下面将结合该场景结构图详细介绍一种相位校准方法，如下:
[0030]步骤201、将被测的N个频率点分为M组被测频率点；
[0031]其中，不同组被测频率点存在重叠，N和M为正整数，M ^ 2。具体的分组方法为从被测的N个频率点中选出kl个作为第I组被测频率点，频率值为fai)，f(1，2)，…，f(1，kl)，其中，kl为正整数，满足2 < kl < N ;从被测的N个频率点中选出k2个作为第2组被测频率点，频率值为f(2，D，f(2，2)，…，f(2，k2)，其中k2为正整数，满足2≤k2≤N，并且存在正整数P和q，I≤P≤kl和I≤q≤k2，使得f (1，p) = f(2；q)(即第I组和第2组被测频率点之间存在重叠频率点)；从被测的N个频率点中选出k3个作为第3组被测频率点，频率值为f (3，D，f(3,2)J…，f(3，k3)，其中，k3为正整数，满足2≤k3 ( N，并且存在正整数s和r，I≤s≤kl和I≤r≤k3，使得f(1，s) = fari，或存在正整数t和r，I≤t≤k2和I≤r≤k3，使得f(2;t) = f(3,r)(即第3组被测频率点中存在至少I个频率点，与上述第I组或第2组中的某个被测频率点相同)；同理类推，所选第i组α > 4)被测频率点与所选出的前1-1组(即第I组，或第2组，或第3组，或...，或第1-Ι组)被测频率点之间至少存在I个重叠频率点。
[0032]实际应用中，可以按照多种分组方式将被测的N个频率点分为M组被测频率点。以N = 15个被测频点为例，以“频率值递增、相邻两组被测频率点相重叠”方式分组时，第I组可以为f1; f2, f3, f4, f5共5个被测频点，第2组可以为f4，f5，f6，f7, f8, f9共6个被测频点，第3组可以为f8，f9，f10, fn，f12，f13，f14，f15共8个被测频点，相邻两组间存在2个重叠频率点；或者，以其他方式分成5组，例如第I组为f1; f2, f3, f4, f5共5个被测频点，第2组为f1; f6，fn共3个被测频点(与第I组存在I个重叠频率点)，第3组为f2，f8，f14共3个被测频点(与第I组存在I个重叠频率点)，第4组为f6，f7, f8, fg, f10共5个被测频点(与第2组和第3组各存在I个重叠频率点)，第5组为fn，f12，f13，f14，f15共5个被测频点(与第2组和第3组各存在I个重叠频率点)。
[0033]步骤202、获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数；
[0034]其中，第i个标准信号的频率点完全覆盖第i组被测频率点。如图3所示为M组被测频率点与M个标准信号的示意图，M组被测频率点中，第I组被测频率点为(f1; f2，f3，f4, f5)，第2组被测频率点为(f4，f5，f6，f7, f8, f9)，…第M组被测频率点为(…，fN)。第I个标准信号覆盖况，f2, f3, f4，f5) 5个频率点，第2个标准信号覆盖(f4，f5，f6，f7, f8, fg)6个频率点，…第M个标准信号覆盖(...，&) L个频率点，其中，空心频点为重叠频率点，相邻组的标准信号之间存在不少于2个的重叠频率点(特殊情况下可以为I个)，图3中示出的被测频率点分组只是举例，实际中，分组序号相邻与分组位置是否相邻无关，例如--第3组被测频率点不一定与第2组被测频率点或第4组被测频率点相邻。
[0035]本步骤中，针对不同组的被测频率点，利用相应的标准信号进行相位校准，获得对应的相位误差系数。获得第i个标准信号，第i个标准信号包括频率点faD，f(i，2)，…，f(i，k)；对被测频率点-,f(i,k)进行相位校准，以获得相位误差系数Φαι)，Φα，2)，…，Φ (i，k)，其中，i和k为正整数，I≤i≤M，KKN ;获得第j个标准信号，所述第j个标准信号包括被测频率点fai)，fa2)，-,f(J,n);对被测频率点famfo, -,f(J,n)进行相位校准，以获得相位误差系数Φαι)，Φα2)，…，Φαη)，其中，j和η为正整数，I≤j≤Μ，1〈η〈Ν;其中，如果第i组被测频率点和第j组被测频率点(i幸j)存在重叠频率点，则存在正整数P和q，满足f (i, P) = f (j, q),其中I < P < k, I < q < η ;如果第i组被测频率点和第j组被测频率点不存在重叠频率点，则对于任意的正整数I≤P≤k，I≤q≤n，f (i，P)古f (j，q)。例如:对第I组待测频率点(包含f5)进行相位校准，获得相位误差系数Φ(1，D，φα，2)，…，φ(1，5)，对第2组待测频率点(包含f4，f5，f6，f7, f8, f9)进行相位校准，获得相位误差系数Φ(2，υ，Φ(2,2),…，Φ(2，6)，第I组和第2组的重叠频点为(f4，f5)，与此同理，对第M个标准信号(包含…，fN)进行相位校准，获得相位误差系数…，Φ(ΜΛ)。[0036]步骤203、将所述M组相位误差系数进行合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
[0037]其中，步骤203具体可以包括:
[0038]步骤203-1、计算重叠频率点在不同组相位误差系数中的偏差；
[0039]其中，第i组待测频率点与第j组待测频率点之间的重叠频率点为f(i’p) = f(j’q)，I≤P≤k, I≤q≤η,则重叠频率点在这两组相位误差系数中的偏差为Φ (?，ρ)-Φ α,);如果存在 m 多个重叠频率点 f(i，pl) = faql), f(i；p2) = f(j-q2),...，f(i,pm) = fatp)，此时有I ≤ pl〈p2〈…〈pm ≤ k, I ≤ ql〈q2〈…<qm ( k,则偏差为 Φ (1；ρ1)-Φ (J；ql), Φ (?；ρ2)-Φ。,成)，...，
①(i,pm)_ ①(j, qm)。
[0040]步骤203-2、通过所述偏差，利用拟合算法，计算相邻两组相位误差系数间的相对时延；
[0041]其中，由于不同的标准信号间存在未知的延时At，两组相位误差系数间存在偏差2 Jif At,第i组被测频点与第j组被测频点，在重叠频率点f(i，pl) = f (J- ql), f(i；p2)=
【权利要求】
1.一种相位校准方法，其特征在于，包括: 将被测的N个频率点分为M组被测频率点，其中，不同组被测频率点存在重叠，N和M为正整数，M≥2 ； 获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，其中，第i个标准信号的频率点完全覆盖第i组被测频率点，i为整数，1 ≤ i≤M 对将所述M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将被测的N个频率点分为M组被测频率点的步骤，包括: 从被测的N个频率点中选出kl个被测频率点作为第I组被测频率点，其中，kl为正整数，2 ≤ kl≤ N ； 从被测的N个频率点中选出ki个被测频率点作为第i组被测频率点，其中，i和ki为整数，2 ≤ i ≤ M，2 ≤ ki ≤ N，第i组被测频率点与所选出的前1-Ι组被测频率点之间至少存在I个重叠频率点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取M个标准信号，分别对每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数的步骤，包括: 获得第i个标准信号，所述第i个标准信号包括被测频率点为fai)，f(i,2),…，f(i,k);对被测频率点-,f(i,k)进行相位校准，以获得相位误差系数Φαι)，Φα，2)，…，Φ(?1?，其中，i和k为正整数，I≤i≤ M，l〈k〈N。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述M组相位误差系数进行修正并合并的步骤，包括: 计算重叠频率点在不同组相位误差系数中的偏差； 通过所述偏差，利用拟合算法，计算不同组相位误差系数间的相对时延； 根据所述相对时延，依次对M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述偏差，计算不同组相位误差系数间的相对时延的步骤，包括: 根据多频正弦信号和谐波信号的相位对准算法，计算不同组相位误差系数间的相对时延。
6.一种相位校准装置，其特征在于，所述装置包括: 分组模块，用于将被测的N个频率点分为M组被测频率点，其中，不同组被测频率点存在重叠，N和M为正整数，M ≥ 2 ； 校准模块，用于获取M个标准信号，分别对所述分组模块分组的每组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数，其中，第i个标准信号的频率点完全覆盖第i组被测频率点，i为整数，1≤ i≤M 合并模块，用于对所述校准模块获取的所述M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分组模块用于从被测的N个频率点中选出kl个被测频率点作为第I组被测频率点，其中，kl为正整数，2 ≤ kl≤ N ;从被测的N个频率点中选出ki个被测频率点作为第i组被测频率点，其中，i和ki为整数，2 ≤i ≤ M，.2 < ki < N，第i组被测频率点与所选出的前1-1组被测频率点之间至少存在I个重叠频率点。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准模块，包括: 获取单元，用于获取M个标准信号； 校准单元，用于通过所述获取单元获取的M个标准信号，对M组被测频率点进行相位校准，以获取M组相位误差系数。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述合并模块，包括: 偏差计算单元，用于计算重叠频率点在不同组相位误差系数中的偏差； 延时计算单元，用于通过所述偏差计算单元计算的所述偏差，利用拟合算法，计算不同组相位误差系数间的相对时延； 合并单元，用于根据所述延时计算单元计算出的所述相对时延，依次对M组相位误差系数进行修正并合并，以生成N个频率点的相位误差系数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述延时计算单元具体用于根据多频正弦信号和谐波信号相位对准算法，计算不同组相位误差系数间的所述相对时延。
【文档编号】G01R35/00GK103926549SQ201410169331
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】张亦弛, 李航, 田伟, 郭晓涛 申请人:中国计量科学研究院